V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Fyzikální princip NMR
Každý nukleon (proton neutron) vlastní "mechanický" moment hybnosti spin (nukleony patří mezi fermiony
se spinem 1/2, viz §1.4a).5 "Elementární částice"). většině látek útlum absorbcí přímo úměrný druhé mocnině frekvence.
Dopplerovská ultrasonografie
Moderní sonografické přístroje umožňují navíc provádět analýzu frekvence přijímaného
ultrazvukového signálu: frekvence signálu odraženého pohybujícího objektu poněkud
zvýšená nebo snížená vlivem Doplerova jevu *), podle toho, zda objekt pohybuje směrem k
přijímači nebo přijímače. Dále možno sledovat rychlost proudění krve žilním systému.. Tento rotační moment hybnosti nukleonů vytváří vlastní
elementární magnetický moment, rovný tzv.
Nukleární magnetická rezonance
Nukleární magnetická rezonance (NMR) značně složitá fyzikálně-elektronická metoda, založená
na analýze magnetických momentů atomových jader. Dopplerovským frekvenčním posuvem odraženého ultrazvuku lze
modulovat běžný echogenní anatomický obraz (používá barevné modulace) získat tak
navíc rychlostní mapu pohybu struktur proudění kapalin vyšetřovaném objektu. Absorbční koeficient závisí na
druhu látky (její viskozitě) frekvenci.3. Doplerovské ultrasonografie možno kardiologické diagnostice (Dopplerovská
echokardiografie) zjišťovat např.fo, kde v
je rychlost šíření daného vlnění. pohyby srdečních stěn chlopní, výtrysky (jety) krve pod
srdeční chlopně při regurgitaci.3.RNDr.e-µ.4.d, kde Io
je původní (vstupní) intenzita, I(d) intenzita hloubce koeficient absorbce.
Vyšleme-li pomocí další cívky takto magneticky polarizované látky krátký střídavý elektromagnetický signál
(jehož frekvence rezonuje tzv. Tato zákonitost platí tehdy, když zdrojem přijímaného vlnění odraz vlnění od
určitého pohybujícího objektu (včetně proudící kapaliny).10.cz/Scintigrafie. Míra absorbce ultrazvukového vlnění dána exponenciálním zákonem I(d) Io.htm (41 50) [15.
Velkou výhodou ultrasonografie jednoduchost jejího provedení, neinvazivnost nenáročnost
pro pacienty. Toto silné magnetické pole nyní většinou realizuje pomocí supravodivého
elektromagnetu, jehož vinutí musí být trvale chlazeno kapalným héliem. Vojtěch Ullmann: Radioisotopová scintigrafie
příjmu signálu větší hloubky), nebo počítačová. Změřením rozdílu frekvencí primárního vysílaného vlnění
a odraženého vlnění ("echa") tak můžeme stanovit rychlost pohybu odrážejícího tělesa. Bohrovu jadernému magnetonu.. Umístíme-
li však analyzovanou látku silného magnetického pole intenzitě indukci řádově několika Tesla), zorientují
se magnetické momenty jader směru vektoru tototo vnějšího magnetického pole magnetický moment jader
je rovnoběžný siločárami magnetického pole (obr. onemocnění majících souvislost morfologickými anatomickými změnami je
proto ultrazvukové vyšetření zařazováno zpravidla začátek diagnostického řetězce.4b). Pomocí této
tzv.2008 12:15:17]
.
*) Dopplerův jev: Pohybuje-li zdroj vlnění určité konstantní frekvence směrem pozorovateli (přijímači),
registruje tento pozorovatel vyšší frekvenci než jakou zdroj skutečnosti vydává. Vzhledem značné principiální technické
komplikovanosti NMR tomto může částečně soupeřit jen scintigrafie) však při maximální stručnosti tento
popis zabere poněkud více místa než ostatní zde rozebírané metody.4.
Pokusíme zde stručně nastínit principy metodiku NMR. Magnetickou rezonanci lze tedy pozorovat pouze jader lichými nukleonovými čísly především 1H, 13C,
15N, 19F, 23Na, 31P atd. Čím magnetické pole silnější, tím toto
uspořádání dokonalejší. Spin magnetický moment
mají však jen atomová jádra lichým nukleonovým číslem, neboť spiny magnetické momenty spárovaných protonů
a neutronů vzájemně ruší jsou nulové. Larmorovou precesí daného druhu jádra magnetickém poli), vychýlí se
http://astronuklfyzika. Atomová jádra díky spinům svých
nukleonů vzbuzují též velmi slabé magnetické pole mají určitý magnetický moment. normálních okolností jsou vlivem tepelného pohybu směry spinů magnetických
momentů jednotlivých jader chaoticky "rozházené", jejich orientace náhodná neuspořádaná (obr. Rozdíl skutečné pozorované frekvence
(Dopplerovský frekvenční posun) roste úměrně rychlostí pohybu zdroje vůči pozorovateli: (V/v)].
*) absorbci ultrazvuku prostředí dochází tím, důsledku vnitřního tření kmitajících částic část mechanické
energie vlnění mění teplo. Magnetický moment jádra vytváří nespárovaný nukleon proton či
neutron. Naopak při vzdalování zdroje
od pozorovatele registrována frekvence nižší než skutečná. Tato původně analytická metoda byla
později zdokonalena rozvinuta jako metoda zobrazovací (NMRI)
